CN110220546A - 一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统及检测方法，包括薄壳式换热器、供回水模块、红外测温模块，所述薄壳式换热器包括多个支干管，用于设置在隧道围岩中进行取热和放热；所述供回水模块通过供回水管道与薄壳式换热器连接，用于给薄壳式换热器供水；所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口的温度；通过红外测温模块对支干管的出水口和入水口进行温度检测，解决了目前无法对地铁源热泵前端薄壳式换热器堵塞问题进行快速检测的技术难题，操作简单，方法快速可靠，可快速的检测出薄壳式换热器堵塞支路，并对其堵塞程度进行评估。
Description
技术领域
本公开涉及一种检测系统，特别涉及一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统及检测方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
采用薄壳式换热器作为前端换热器的地铁源热泵，具有显著的经济、性能、施工等方面的优势。
然而，发明人在研究中发现，由于换热器中毛细管流通内径较小，在施工及运行过程中，易发生堵塞，由于毛细管及换热器支管管径很小，且管道间距较小，管路附件较多，因此，难以采用传统方法，如超声波流量计，对其各并联支路流量进行检测；若在每个支路上安装压力表或流量计对其流量进行监测，将显著增加系统初投资。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统及检测方法，解决了目前无法对薄壳式换热器堵塞问题进行快速检测的问题，其操作简单，方法快速可靠，可快速的检测出薄壳式换热器堵塞支路，并对其堵塞程度进行评估。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
第一方面，本公开提供了一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统；
一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，包括薄壳式换热器、供回水模块、红外测温模块，所述薄壳式换热器包括多个支干管，用于设置在隧道围岩中进行取热和放热；所述供回水模块通过供回水管道与薄壳式换热器连接，用于给薄壳式换热器供水；所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口的温度。
作为可能的一些实现方式，所述红外测温模块为外置设备，与其它子模块非直接连接。
作为可能的一些实现方式，所述红外测温模块为内置设备，包括多个微型红外测温仪，分别设置在各支干管的出水口和入水口处。
作为可能的一些实现方式，所述薄壳式换热器设置在隧道一衬与隧道二衬之间，在薄壳式换热器与隧道二衬之间由砂浆、土工布、防水板进行保护。
作为可能的一些实现方式，所述薄壳式换热器还包括多个毛细管与干管，所述毛细管、支干管与干管相互连接，构成隧道围岩取热和放热回路。
作为可能的一些实现方式，所述供回水模块包括电加热设备、水箱、温度计、流量计、循环水泵和管路附件；所述电加热设备位于水箱内部，用于对水箱内部循环水进行加热；所述温度计设于供回水管道上，用于检测系统供回水温度；所述流量计设于回水管道上，用于检测系统循环水流量；所述水箱通过供回水管与薄壳式换热器相连，构成热水循环回路。
作为可能的一些实现方式，所述循环水泵具有变频功能，用于调节环路流量，且水泵扬程应能够克服环路循环阻力。
作为可能的一些实现方式，所述加热器具有加热功率调节功能，用于控制水箱中水温，最高水温宜高于环境温度20℃。
作为可能的一些实现方式，所述红外测温模块具有足够的测量精度，实现薄壳式换热器中并联支干管出/入水口管壁温度的准确测试。
作为可能的一些实现方式，所述薄壳式换热器进水口和出水口上分别设有阀门及连接头，用于薄壳式换热器与供回水模块的连接与断开。
作为可能的一些实现方式，所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口管壁的温度，还包括有计算机终端，所述计算机终端与红外测温模块通信连接，用于接收红外测温模块的测试数据，通过比较和筛选，寻找薄壳式换热器中各并联支干管出/入水口管壁温差低于设定第一设定温差阈值的支路。
第二方面，本公开提供了一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法；
一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，步骤如下：
将供回水模块与薄壳式换热器通过供回水干管连接，向供回水模块的水箱注水，开启供回水模块的循环水泵，不开启加热器，进行系统循环；
待系统进入稳定工况后，采用红外热成像模块对薄壳式换热器中各并联支干管出水口和入水口管壁温度进行红外成像，并记录此时各支干管出水口和入水口管壁温差，作为修正值△Tt0；
开启加热器，调节水温高于环境温度，待系统进入稳定工况后，采用红外热成像模块对薄壳式换热器中的并联支干管出水口和入水口管壁温度进行红外成像，并记录此时每一支路出/入水口管壁温差△Tt1；
采用修正值△Tt0对第二次温差测试结果△Tt1进行修正，得到修正结果△T，将修正结果△T与供回水模块的供回水管温差△TD进行比较，并计算相对误差，当想对误差绝对值大于设定误差阈值时，判断该支路存在堵塞；
输出发生堵塞的支干管及其堵塞程度，所述堵塞程度采用相对误差表示。
作为可能的一些实现方式，系统进入稳定工况的确定方法为供回水模块的供水管和回水管的温度测量结果不变或变化量小于第二设定温差阈值。
作为可能的一些实现方式，薄壳式换热器的堵塞检测在其连接完成但未敷设在围岩内部前进行。
作为可能的一些实现方式，开启加热器，调节水温高于环境温度至少20℃。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
本公开所述的系统通过红外测温模块对支干管的出水口和入水口进行温度检测，解决了目前无法对地铁源热泵前端薄壳式换热器堵塞问题进行快速检测的技术难题。
本公开所述的系统系统操作简单，方法快速可靠，可快速的检测出薄壳式换热器堵塞支路，并对其堵塞程度进行评估。
本公开所述的系统通过在不加热供水的情况下各支干路出水口和入水口的温差值作为修正值，对加热供水情况下的各支干路出水口和入水口的温差值进行修正，极大的提高了测试的准确度。
本公开所述的系统通过将修正结果与供回水模块的供回水管温差进行比较，并计算相对误差，当想对误差绝对值大于设定误差阈值时，判断该支路存在堵塞，实现了对各个支干路的堵塞情况的检测，从而可及时对堵塞的支干路进行检修以提高薄壳式换热器的工作效率。
本公开所述的供回水模块在提供加热后的水时，调节水温高于环境温度至少20℃，从而提高了温差的区别度，进一步提高了检测精度，使得各支路管能展现出明显的温差区分度。
本公开所述的薄壳式换热器可以直接与隧道围岩交换热量，夏季向隧道围岩放热，冬季从隧道围岩取热以保证隧道围岩的热平衡，可以有效的改善地铁环境质量，减轻隧道对环境的废热排放，具有换热效率高，环保，经济适用，使用寿命长等优点。
附图说明
图1为本公开实施例1所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统结构示意图；
图2为本公开实施例1所述的薄壳式换热器管路详图及测点分布图。
图3为本公开实施例3所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法流程图。
1-隧道一衬；2-薄壳式换热器本体；3-砂浆；4-土工布；5-防水板；6-隧道二衬；7-预留主管管沟；8-第一主管口；9-第二主管口；10-回水管接口；11-回水管温度计；12-回水管流量计；13-供水管接口；14-供水管温度计；15-过滤器；16-热水循环泵；17-水箱；18-电加热器；19-水箱进水口；20-水箱泄水口；21-红外测温模块；22-供水干管；23-回水干管；24-支干管；25-毛细管。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1：
如图1-2所述，本公开实施例1提供了一种地铁隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，包括薄壳式换热器本体2、供回水模块、红外测温模块21，所述薄壳式换热器包括多个支干管24，用于设置在隧道围岩中进行取热和放热；所述供回水模块通过供回水管道与薄壳式换热器连接，用于给薄壳式换热器供水；所述红外测温模21块用于测试各支干管24出水口和入水口的温度。
所述薄壳式换热器设置在隧道一衬1与隧道二衬6之间，在薄壳式换热器与隧道二衬6之间由砂浆3、土工布4、防水板5进行保护。
所述薄壳式换热器还包括多个毛细管25与干管(22，23)，所述毛细管25、支干管24与干管(22，23)相互连接，构成隧道围岩取热和放热回路。
所述供回水模块包括电加热器18、水箱17、温度计(11，14)、流量计12、循环水泵16和管路附件；所述管路附件包括回水管接口10、供水管接口13和过滤器15；所述电加热器18位于水箱17内部，用于对水箱17内部循环水进行加热；所述温度计(11，14)设于供水和回水管道上，用于检测系统供水和回水温度；所述流量计12设于回水管道上，用于检测系统循环水流量；所述水箱17通过供回水管与薄壳式换热器本体2相连，构成热水循环回路。
所述循环水泵16具有变频功能，用于调节环路流量，且水泵扬程应能够克服环路循环阻力；所述加热器18具有加热功率调节功能，用于控制水箱17中水温，最高水温宜高于环境温度20℃。
所述红外测温模块21具有足够的测量精度，实现薄壳式换热器中并联支干管出水口和入水口管壁温度的准确测试。
所述薄壳式换热器的进水口和出水口上分别设有阀门及连接头，用于薄壳式换热器与供回水模块的连接与断开。
所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口管壁的温度，还包括有计算机终端，所述计算机终端与红外测温模块通信连接，用于接收红外测温模块的测试数据，通过比较和筛选，寻找薄壳式换热器中各并联支干管出水口和入水口管壁温差低于设定第一设定温差阈值的支路；所述红外测温模块为外置设备，与其它子模块非直接连接。
实施例2：
本公开实施例1提供了一种地铁隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，包括薄壳式换热器本体2、供回水模块、红外测温模块21，所述薄壳式换热器包括多个支干管24，用于设置在隧道围岩中进行取热和放热；所述供回水模块通过供回水管道与薄壳式换热器连接，用于给薄壳式换热器供水；所述红外测温模21块用于测试各支干管24出水口和入水口的温度。
所述薄壳式换热器设置在隧道一衬1与隧道二衬6之间，在薄壳式换热器与隧道二衬6之间由砂浆3、土工布4、防水板5进行保护。
所述薄壳式换热器还包括多个毛细管25与干管(22，23)，所述毛细管25、支干管24与干管(22，23)相互连接，构成隧道围岩取热和放热回路。
所述供回水模块包括电加热器18、水箱17、温度计(11，14)、流量计12、循环水泵16和管路附件；所述管路附件包括回水管接口10、供水管接口13和过滤器15；所述电加热器18位于水箱17内部，用于对水箱17内部循环水进行加热；所述温度计(11，14)设于供水和回水管道上，用于检测系统供水和回水温度；所述流量计12设于回水管道上，用于检测系统循环水流量；所述水箱17通过供回水管与薄壳式换热器本体2相连，构成热水循环回路。
所述循环水泵16具有变频功能，用于调节环路流量，且水泵扬程应能够克服环路循环阻力；所述加热器18具有加热功率调节功能，用于控制水箱17中水温，最高水温宜高于环境温度20℃。
所述红外测温模块21具有足够的测量精度，实现薄壳式换热器中并联支干管出水口和入水口管壁温度的准确测试。
所述薄壳式换热器的进水口和出水口上分别设有阀门及连接头，用于薄壳式换热器与供回水模块的连接与断开。
所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口管壁的温度，还包括有计算机终端，所述计算机终端与红外测温模块通信连接，用于接收红外测温模块的测试数据，通过比较和筛选，寻找薄壳式换热器中各并联支干管出水口和入水口管壁温差低于设定第一设定温差阈值的支路；所述红外测温模块为内置设备，包括多个微型红外测温仪，分别设置在各支干管的出水口和入水口处。
实施例3：
如图3所示，本公开实施例3提供了一种地铁隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，步骤如下：
将供回水模块与薄壳式换热器通过供回水干管连接，向供回水模块的水箱注水，开启供回水模块的循环水泵，不开启加热器，进行系统循环；
待系统进入稳定工况后，采用红外热成像模块对薄壳式换热器中各并联支干管出水口和入水口管壁温度进行红外成像，并记录此时各支干管出水口和入水口管壁温差，作为修正值△Tt0；所述红外测温模块为外置设备，与其它子模块非直接连接；
开启加热器，调节水温高于环境温度至少20℃，待系统进入稳定工况后，采用红外热成像模块对薄壳式换热器中的并联支干管出水口Th和入水口Tg管壁温度进行红外成像，并记录此时每一支路出/入水口管壁温差△Tt1；
采用修正值△Tt0对第二次温差测试结果△Tt1进行修正，得到修正结果△T，将修正结果△T与供回水模块的供回水管温差△TD进行比较，并计算相对误差，当想对误差绝对值大于设定误差阈值时，例如15％，判断该支路存在堵塞；
输出发生堵塞的支干管及其堵塞程度，所述堵塞程度采用相对误差表示。
系统进入稳定工况的确定方法为供回水模块的供水管和回水管的温度测量结果不变或变化量小于第二设定温差阈值。
本实施例所述的薄壳式换热器的堵塞检测在其连接完成但未敷设在围岩内部前进行。
实施例4：
本公开实施例4提供了一种地铁隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，所述红外测温模块为内置设备，包括多个微型红外测温仪，分别设置在各支干管的出水口和入水口处，其他步骤与实施例3相同。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，其特征在于，包括薄壳式换热器、供回水模块、红外测温模块，所述薄壳式换热器包括多个支干管，用于设置在隧道围岩中进行取热和放热；所述供回水模块通过供回水管道与薄壳式换热器连接，用于给薄壳式换热器供水；所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口的温度。
2.如权利要求1所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，其特征在于，所述薄壳式换热器设置在隧道一衬与隧道二衬之间，所述薄壳式换热器与隧道二衬之间包括砂浆、土工布和防水板，用于薄壳式换热器的保护。
3.如权利要求1所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，其特征在于，所述薄壳式换热器还包括多个毛细管与干管，所述毛细管、支干管与干管相互连接，构成隧道围岩取热和放热回路。
4.如权利要求1所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，其特征在于，所述供回水模块包括电加热设备、水箱、温度计、流量计、循环水泵和管路附件；所述电加热设备位于水箱内部，用于对水箱内部循环水进行加热；所述温度计设于供回水管道上，用于检测系统供回水温度；所述流量计设于回水管道上，用于检测系统循环水流量；所述水箱通过供回水管与薄壳式换热器相连，构成热水循环回路。
5.如权利要求1所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，其特征在于，所述薄壳式换热器进水口和出水口上分别设有阀门及连接头，用于薄壳式换热器与供回水模块的连接与断开。
6.如权利要求1所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测系统，其特征在于，所述红外测温模块用于测试各支干管出水口和入水口管壁的温度，还包括有计算机终端，所述计算机终端与红外测温模块通信连接，用于接收红外测温模块的测试数据，通过比较和筛选，寻找薄壳式换热器中各并联支干管出水口和入水口管壁温差低于设定第一设定温差阈值的支路。
7.一种隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，其特征在于，步骤如下：
将供回水模块与薄壳式换热器通过供回水干管连接，向供回水模块的水箱注水，开启供回水模块的循环水泵，不开启加热器，进行系统循环；
待系统进入稳定工况后，采用红外热成像模块对薄壳式换热器中各并联支干管出水口和入水口管壁温度进行红外成像，并记录此时各支干管出水口和入水口管壁温差，作为修正值△Tt0；
开启加热器，调节水温高于环境温度，待系统进入稳定工况后，采用红外热成像模块对薄壳式换热器中的并联支干管出水口和入水口管壁温度进行红外成像，并记录此时每一支路出/入水口管壁温差△Tt1；
采用修正值△Tt0对第二次温差测试结果△Tt1进行修正，得到修正结果△T，将修正结果△T与供回水模块的供回水管温差△TD进行比较，并计算相对误差，当想对误差绝对值大于设定误差阈值时，判断该支路存在堵塞；
输出发生堵塞的支干管及其堵塞程度，所述堵塞程度采用相对误差表示。
8.如权利要求7所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，其特征在于，系统进入稳定工况的确定方法为供回水模块的供水管和回水管的温度测量结果不变或变化量小于第二设定温差阈值。
9.如权利要求7所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，其特征在于，薄壳式换热器的堵塞检测在其连接完成但未敷设在围岩内部前进行。
10.如权利要求7所述的隧道用薄壳式换热器堵塞检测方法，其特征在于，开启加热器，调节水温高于环境温度至少20℃。
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